煤化工高盐废水降膜蒸发处理系统及防垢方法和除垢方法技术方案

本发明专利技术公开了一种煤化工高盐废水降膜蒸发处理系统，包括集中池，集中池用于集结煤化工各用水环节产生的高盐废水；集中池连接有混合池，混合池通过进液管路连接有变频水泵的进口，变频水泵的出口连接降膜蒸发器的进水口；进液管路和内管内分别沿管长均匀间隔设有若干涡流传感器；各涡流传感器和变频水泵均与一电控装置相连接，电控装置周期性调节变频水泵的运行频率以使进液管路内和内管内的水流状态在湍流状态和层流状态之间切换

【技术实现步骤摘要】
煤化工高盐废水降膜蒸发处理系统及防垢方法和除垢方法


[0001]本专利技术涉及煤化工高盐废水处理技术
。

技术介绍

[0002]煤化工生产过程中涉及到许多使用水的环节，包括原料的洗涤
、
反应过程中的冷却和溶解
、
产品的分离和洗涤等
。
这种现状一方面导致煤化工行业在水资源管理方面面临挑战，另一方面大量用水产生的高盐废水给环境保护提出挑战
。
[0003]煤化工高盐废水处理系统中，降膜蒸发是使用较为广泛的一种处理技术，这种处理系统能够通过蒸发实现废水的浓缩，减少废水体积的同时也减少对外部热源的依赖
。
蒸发形成的水蒸汽还可以通过冷凝器形成蒸馏水，实现水的回收利用，有效缓解煤化工企业水资源短缺的问题，浓缩后的废水体积大幅降低，便于后续进行无害化处理；即便直接排放，影响区域也大幅缩小
。
[0004]现有的高盐废水降膜蒸发处理系统包括集中池，集中池用于集结煤化工各用水环节产生的高盐废水；集中池连接有混合池，在混合池中工作人员根据需要加入
PH
值调节剂（酸性调节剂或碱性调节剂）将水调节至中性附近（
PH
值6－9之间），加入阻垢剂（聚合物类阻垢剂
、
有机酸类阻垢剂或缓蚀剂等）来减缓管路结垢
。
工作人员根据高盐废水中溶解物质的具体成分和浓度，选择合适的
PH
值调节剂和阻垢剂
。
[0005]混合池通过管路连接有水泵的进口，水泵的出口连接降膜蒸发器的进水口；降膜蒸发器包括上下相连的上壳体和下壳体，上壳体内竖向设有若干降膜蒸发管，各降膜蒸发的顶部连接有布水器，布水器与其上方的上壳体围成布水腔，各降膜蒸发管的下端向下伸入下壳体；下壳体底部为上大下小的锥形部，锥形部的底端连接有浓缩液出管；上壳体上部设有高温蒸汽进口，高温蒸汽进口与高温蒸汽源相连接，高温蒸汽源优选采用蒸汽压缩机（蒸汽压缩机将低温低压的蒸汽压缩为高温高压的蒸汽，通过循环利用蒸汽能量，大幅降低了能耗，此为现有技术）
。
下壳体顶部连接有蒸汽出管，蒸汽出管与换热器相连接，经换热器产生的冷凝水通过蒸馏水管连接蒸馏水池，未冷凝的蒸汽回流蒸汽压缩机的进口，实现循环利用蒸汽能量
。
[0006]高盐废水中含有
Ca
2+
和
Mg
2+
等离子，即便在混合池中加入了阻垢剂，管路中仍然容易结垢
。
现有的高盐废水降膜蒸发处理系统中的一个重要的问题就是结垢
。
结垢不仅发生在降膜蒸发器的降膜蒸发管中，也发生在降膜蒸发器前的管路中
。
[0007]关于高盐废水在管路中的结垢机理，有研究表明具有五个结垢阶段：起始
、
输运
、
附着
、
剥蚀和老化
。
附着是结垢的一个关键阶段，取决于壁面条件
、
颗粒大小
、
流体特性以及管壁表面作用力
。
当颗粒接近运输表面（管路表面）时，颗粒和表面之间具有三类相互作用力：一是长程力，包括范德华力
、
静电引力和磁场引力；二是侨联效应，液－固界面之间产生毛细管力时，产生侨联作用，影响范围内水的性质将有所改变
。
三是短程力，颗粒和表面紧密接触时产生的力
。
[0008]管路中的水流状态是层流还是湍流，对于管路结垢有着明显的影响，层流状态管路中易结垢位置（结垢严重位置）不同于湍流状态中管路易结垢位置（结垢严重位置），这种现象的原因之一是层流状态和湍流状态下颗粒和表面之间的相互作用力的状态有所不同
。
[0009]本申请的创新之一在于防垢，通过周期性改变管路中高盐废水的流动状态，使得颗粒失去稳定的沉积条件，从而降低管路结垢速度
。
[0010]降膜蒸发器的降膜蒸发管（换热管）中，高盐废水呈膜状下落，在下落过程中蒸发，降膜蒸发管中更容易结垢
。
由于要保持膜状下落，因而此处不能改变高盐废水的流动状态
。
有研究尝试在换热管上施加超声波，但反而加速了结垢
。
结垢后需要除垢，对降膜蒸发管进行除垢非常麻烦，费工费时
。
[0011]本申请的创新之二在于除垢，设计方便而迅速的除垢结构和除垢方法
。
当然，为了实现上述两个创新目标，本专利技术还对相关结构和方法进行了细微的创新设计
。
[0012]本专利技术通过新技术，为长期稳定处理高盐废水提供保障，对于环境保护具有重要意义
。

技术实现思路

[0013]本专利技术的目的在于提供一种煤化工高盐废水降膜蒸发处理系统，能够监控高盐废水的流动状态，通过切换流动状态降低管路结垢速度
。
[0014]为实现上述目的，本专利技术的煤化工高盐废水降膜蒸发处理系统包括集中池，集中池用于集结煤化工各用水环节产生的高盐废水；集中池连接有混合池，混合池通过进液管路连接有变频水泵的进口，变频水泵的出口连接降膜蒸发器的进水口；降膜蒸发器包括上下相连的上壳体和下壳体，上壳体内竖向设有若干降膜蒸发管，各降膜蒸发的顶部连接有布水器，布水器与其上方的上壳体围成布水腔，各降膜蒸发管的下端向下伸入下壳体并与下壳体相通；下壳体底部为上大下小的锥形部，锥形部的底端连接有浓缩液出管；降膜蒸发器的进水口通过内管与布水腔相通；上壳体上部设有高温蒸汽进口，高温蒸汽进口与高温蒸汽源相连接，下壳体顶部连接有蒸汽流出管路；下壳体内设有用于盛接沿各降膜蒸发管外壁下落的冷凝水的环形接水槽，环形接水槽位于各降膜蒸发管的下方且顶部敞口；环形接水槽在径向方向上围绕在各降膜蒸发管外壁外侧；环形接水槽的底端连接有冷凝水管，冷凝水管伸出下壳体并通入冷凝水池；进液管路和内管内分别沿管长均匀间隔设有若干涡流传感器；各涡流传感器和变频水泵均与一电控装置相连接，电控装置通过涡流传感器监测进液管路和内管内的水流的流动状态，电控装置周期性调节变频水泵的运行频率以使进液管路内和内管内的水流状态在湍流状态和层流状态之间切换
。
[0015]还包括有热交换器，热交换器的管程串联在进液管路上，热交换器的壳程串联在蒸汽流出管路上，高温蒸汽源为蒸汽压缩机；蒸汽流出管路与蒸汽压缩机的进口相连接，蒸汽压缩机的进口还连接有用于补充蒸汽的补汽管，补汽管上设有补汽阀；串联在蒸汽流出管路上的热交换器的壳程的底部连接有出水管，出水管连接冷凝水池
。
[0016]降膜蒸发管包括由金属箔制成的本体，本体内壁和外壁分别设有钛合金镀层，本体外壁上的钛合金镀层外设有由金属丝形成的网络状的加强筋网；加强筋网用于使金属丝处的降膜蒸发管的结构强度与金属丝以外的降膜蒸发管的结构强度形成差异以利于脉冲除垢；布水腔向上连接有注气口，注气口上设有注气阀，注气口用于连接脉冲气泵并引入脉冲气流；环形接水槽处的下壳体上以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
煤化工高盐废水降膜蒸发处理系统，包括集中池，集中池用于集结煤化工各用水环节产生的高盐废水；集中池连接有混合池，其特征在于：混合池通过进液管路连接有变频水泵的进口，变频水泵的出口连接降膜蒸发器的进水口；降膜蒸发器包括上下相连的上壳体和下壳体，上壳体内竖向设有若干降膜蒸发管，各降膜蒸发的顶部连接有布水器，布水器与其上方的上壳体围成布水腔，各降膜蒸发管的下端向下伸入下壳体并与下壳体相通；下壳体底部为上大下小的锥形部，锥形部的底端连接有浓缩液出管；降膜蒸发器的进水口通过内管与布水腔相通；上壳体上部设有高温蒸汽进口，高温蒸汽进口与高温蒸汽源相连接，下壳体顶部连接有蒸汽流出管路；下壳体内设有用于盛接沿各降膜蒸发管外壁下落的冷凝水的环形接水槽，环形接水槽位于各降膜蒸发管的下方且顶部敞口；环形接水槽在径向方向上围绕在各降膜蒸发管外壁外侧；环形接水槽的底端连接有冷凝水管，冷凝水管伸出下壳体并通入冷凝水池；进液管路和内管内分别沿管长均匀间隔设有若干涡流传感器；各涡流传感器和变频水泵均与一电控装置相连接，电控装置通过涡流传感器监测进液管路和内管内的水流的流动状态，电控装置周期性调节变频水泵的运行频率以使进液管路内和内管内的水流状态在湍流状态和层流状态之间切换
。2.
根据权利要求1所述的煤化工高盐废水降膜蒸发处理系统，其特征在于：还包括有热交换器，热交换器的管程串联在进液管路上，热交换器的壳程串联在蒸汽流出管路上，高温蒸汽源为蒸汽压缩机；蒸汽流出管路与蒸汽压缩机的进口相连接，蒸汽压缩机的进口还连接有用于补充蒸汽的补汽管，补汽管上设有补汽阀；串联在蒸汽流出管路上的热交换器的壳程的底部连接有出水管，出水管连接冷凝水池
。3.
根据权利要求1或2所述的煤化工高盐废水降膜蒸发处理系统，其特征在于：降膜蒸发管包括由金属箔制成的本体，本体内壁和外壁分别设有钛合金镀层，本体外壁上的钛合金镀层外设有由金属丝形成的网络状的加强筋网；加强筋网用于使金属丝处的降膜蒸发管的结构强度与金属丝以外的降膜蒸发管的结...

【专利技术属性】
技术研发人员：张倩，李盼盼，刘隔，傅俊杰，
申请(专利权)人：开普工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：